SE1050440A1 - Turbine housing for superchargers - Google Patents
Turbine housing for superchargers Download PDFInfo
- Publication number
- SE1050440A1 SE1050440A1 SE1050440A SE1050440A SE1050440A1 SE 1050440 A1 SE1050440 A1 SE 1050440A1 SE 1050440 A SE1050440 A SE 1050440A SE 1050440 A SE1050440 A SE 1050440A SE 1050440 A1 SE1050440 A1 SE 1050440A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- helical path
- turbine
- turbine housing
- angular segment
- seat
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012041 precatalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/026—Scrolls for radial machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/148—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of rotatable members, e.g. butterfly valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/18—Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
- F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
- F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
- F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/40—Application in turbochargers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Uppfinningen hanfor sig till ett turbinhus for ett overladd- ningsaggregat, innefattande en inloppsoppning, ett turbin-sate och ett lopp strackande sig från namnda inloppsoppningtill namnda turbinsate, varvid namnda lopp innefattar en inamnda turbinsate mynnande forsta spiralbana (7) och en inamnda turbinsate mynnande andra spiralbana (8). Enligt upp-finningen mynnar både den forsta spiralbanan (7) och den andra spiralbanan (8) i ett forsta vinkelsegment (8) hos turbinsatet, varvid den axiella hojden av den andra spiral-banans (8)mentet (8) (8) an i borjan darav betraktat i en flodesriktning (F). mynning i turbinsatet i namnda forsta vinkelseg- ar storre i slutet av det forsta vinkelsegmentet Publikationsbild: Figur 4 The invention relates to a turbine housing for a supercharger assembly, comprising an inlet port, a turbine site and a race extending from said inlet port to said turbine site, said race comprising a said turbine gate opening first helical path (7) and a mouth second turbine spiral path (8). According to the invention, both the first helical path (7) and the second helical path (8) end in a first angular segment (8) of the turbine set, the axial height of the second helical path (8) of the segment (8) (8) at the beginning thereof viewed in a river direction (F). orifice in the turbine set in the said first angle segment larger at the end of the first angle segment Publication image: Figure 4
Description
tal, turbinhus varpå en stor mängd av avgasflödet kommer att kommer ett stort mottryck skapas av denna typ av släppas ut via en tryckutjämningsventil och därmed uppnås inte önskad överladdning vid höga motorvarvtal. Turbinhus med en spiralbana med stor inloppsarea i förhållande till radien på spiralbanans inlopp är istället anordnade att skapa önskad överladdning vid höga motorvarvtal och stora avgasflöden, dock uppvisar denna typ av turbinhus sämre verkningsgrad eller stor överladdningsfördröjning vilket innebär att ingen överladdning sker vid låga motorvarvtal och små avgasflöden. speech turbine housing on which a large amount of the exhaust flow will be a large back pressure created by this type of is released via a pressure equalization valve and thus the desired supercharging is not achieved at high engine speeds. Turbine housings with a helical path with a large inlet area in relation to the radius of the helical path inlet are instead arranged to create the desired supercharging at high engine speeds and large exhaust flows, however this type of turbine housing exhibits poorer efficiency or large overcharging delay which means no overcharging and low engine speed exhaust fumes.
I turbinhus med parallella spiralbanor innefattar tur- binhuset två spiralbanor, vilka är åtskilda av en radiellt sig sträckande vägg och vilka har lika eller olika inlopps- area och/eller radie vid inloppet. Dock skall påpekas att den sammantagna inloppsarean hos de två spiralbanorna i förhållande till radien på spiralbanornas inlopp vanligtvis klassas som stor vid jämförelse med ett turbinhus med endast en spiralbana, och således är ett turbinhus av denna typ lämpad för stora avgasflöden och höga motorvarvtal. Vidare mynnar både den första spiralbanan och den andra spiralbanan parallellt med varandra runt hela turbinhusets turbinsäte.In turbine housings with parallel helical paths, the turbine housing comprises two helical paths, which are separated by a radially extending wall and which have the same or different inlet area and / or radius at the inlet. However, it should be noted that the total inlet area of the two helical paths relative to the radius of the helical inlet is usually classified as large when compared to a turbine housing with only one helical path, and thus a turbine housing of this type is suitable for large exhaust flows and high engine speeds. Furthermore, both the first helical path and the second helical path open parallel to each other around the entire turbine seat of the turbine housing.
Funktionen hos den radiellt sig sträckande väggen är att de avgasflöden som kommer från en första uppsättning komple- mentära cylindrar leds till den ena spiralbanan och de avgasflöden som kommer från en andra uppsättning komplement- ära cylindrar leds till den andra spiralbanan. Genom att enbart komplementära cylindrar, dvs. cylindrar som inte har sina avgasutloppsventiler öppna samtidigt, är operativt sammankopplade sker inte något bakflöde från en första cylinder till en andra cylinder som har delvis överlappande cykel med nämnda första cylinder. I teorin påverkas således turbinen växelvis av avgasflöden från den ena och den andra spiralbanan, vilket ger ett bättre utnyttjande av avgaspuls- energin även vid låga motorvarvtal. Således ger ett turbin- hus med parallella spiralbanor ett större motorvarvtals- område inom vilket önskad överladdning sker, jämfört med ett turbinhus med endast en spiralbana.The function of the radially extending wall is that the exhaust gas flows coming from a first set of complementary cylinders are led to one helical path and the exhaust gas flows coming from a second set of complementary cylinders are led to the second helical path. By only complementary cylinders, ie. cylinders which do not have their exhaust outlet valves open at the same time, are operatively interconnected, there is no backflow from a first cylinder to a second cylinder which has a partially overlapping cycle with said first cylinder. In theory, the turbine is thus alternately affected by exhaust gas flows from one and the other helical path, which gives a better utilization of the exhaust pulse energy even at low engine speeds. Thus, a turbine housing with parallel helical paths provides a larger engine speed range within which the desired supercharging takes place, compared with a turbine housing with only one helical path.
I turbinhus med variabel geometri är ett stort antal vingar anordnade i gränssnittet mellan spiralbanan och turbinsätet. Vingarna är manövrerbart rörliga mellan en mer eller mindre tangentiell position i förhållande till turbin- sätet och en mer eller mindre radiell position i förhållande till turbinsätet. Vid låga motorvarvtal och små avgasflöden förflyttas vingarna till den tangentiella positionen och vid höga motorvarvtal och stora avgasflöden förflyttas vingarna till den radiella positionen. Tack vare den variable geo- metrin sker en önskad överladdning redan vid mycket låga motorvarvtal samtidigt som önskad överladdning även sker vid höga motorvarvtal. Dock är denna lösning mycket dyr och kon- struktionsmässigt komplicerad på grund av det stora antalet små rörliga delar i kombination med de höga driftstempera- turerna som förefinns i turbinhuset under drift. Detta gäller speciellt för Ottomotorer som generellt sett har högre avgastemperaturer än dieselmotorer. Således är turbin- hus med variabel geometri ovanligt i samband med Otto- motorer.In turbine housings with variable geometry, a large number of wings are arranged at the interface between the helical path and the turbine seat. The wings are operatively movable between a more or less tangential position relative to the turbine seat and a more or less radial position relative to the turbine seat. At low engine speeds and small exhaust flows the blades move to the tangential position and at high engine speeds and large exhaust flows the blades move to the radial position. Thanks to the variable geometry, a desired overcharging takes place already at very low engine speeds, at the same time as the desired overcharging also takes place at high engine speeds. However, this solution is very expensive and structurally complicated due to the large number of small moving parts in combination with the high operating temperatures present in the turbine housing during operation. This is especially true for Otto engines that generally have higher exhaust temperatures than diesel engines. Thus, turbine housings with variable geometry are unusual in connection with Otto engines.
Kortfattad beskrivning av uppfinningens syften och särdrag Den föreliggande uppfinningen tar sikte på att undan- röja ovannämnda nackdelar och tillkortakommanden hos tidig- are kända turbinhus och att tillhandahålla ett förbättrat turbinhus. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är att tillhandahålla ett förbättrat turbinhus av inledningsvis definierad typ, vilket ger önskad överladdningseffekt vid såväl små som stora avgasflöden och därmed vid låga respek- tive höga motorvarvtal.Brief Description of the Objects and Features of the Invention The present invention aims to eliminate the above-mentioned disadvantages and shortcomings of prior art turbine housings and to provide an improved turbine housing. A basic object of the invention is to provide an improved turbine housing of the type initially defined, which gives the desired supercharging effect at both small and large exhaust flows and thus at low and high engine speeds, respectively.
Ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla ett turbinhus, som innehåller få eller inga rörliga delar.A further object of the present invention is to provide a turbine housing which contains few or no moving parts.
Det är ett annat syfte med den föreliggande uppfin- ningen att tillhandahålla ett turbinhus, som är anordnat att verka i höga driftstemperaturer.It is another object of the present invention to provide a turbine housing which is arranged to operate at high operating temperatures.
Kortfattad beskrivning av uppfinningens särdrag Enligt uppfinningen uppnås åtminstone det grundläggande syftet medelst det inledningsvis definierade turbinhuset, vilket är kännetecknad av att både den första spiralbanan och den andra spiralbanan mynnar i ett första vinkelsegment hos turbinsätet, varvid den axiella höjden av den andra spiralbanans mynning i turbinsätet i nämnda första vinkel- segmentet är större i slutet av det första vinkelsegmentet än i början därav betraktat i en flödesriktning.Brief description of the features of the invention According to the invention, at least the basic object is achieved by means of the initially defined turbine housing, which is characterized in that both the first helical path and the second helical path open into a first angular segment of the turbine seat, the axial height of the second helical path in said first angular segment is larger at the end of the first angular segment than at the beginning thereof viewed in a flow direction.
Således är den föreliggande uppfinningen baserad på insikten i början av turbinsätet, betraktat i flödesrikt- ningen, har den första spiralbanan en stor mynning i för- hållande till den andra spiralbanans mynning i turbinsätet, och vidare uppvisar den första spiralbanan en optimerad geometri för små avgasflöden. Detta resulterar i att avgas- flödet i den första spiralbanan ges en relativt hög hastig- het och en optimerad attackvinkel för små avgasflöden, dvs. avgasflödet är mer tangentiellt än radiellt riktat i för- hållande till turbinen, och kan påverka en stor del av eller hela den axiellt åtkomliga höjden av turbinen i turbinsätet i början av turbinsätet, betraktat i flödesriktningen.Thus, the present invention is based on the insight at the beginning of the turbine seat, viewed in the flow direction, the first helical path has a large orifice relative to the mouth of the second helical path in the turbine seat, and furthermore the first helical path has an optimized geometry for small exhaust flows . This results in the exhaust flow in the first helical path being given a relatively high speed and an optimized angle of attack for small exhaust flows, ie. the exhaust gas flow is more tangential than radially directed in relation to the turbine, and can affect a large part or all of the axially accessible height of the turbine in the turbine seat at the beginning of the turbine seat, viewed in the flow direction.
Vidare är den föreliggande uppfinningen baserad på insikten att i riktning nedströms i det första vinkelsegmentet ökar den andra spiralbanans mynning i turbinsätet och vidare upp- visar den andra spiralbanan optimerad geometri för stora avgasflöden. Detta resulterar i att avgasflödet i den andra spiralbanan ges en optimerad hastighet och en optimerad attackvinkel för stora avgasflöden, dvs. avgasflödet är mer radiellt riktat i förhållande till turbinen än avgasflödet i den första spiralbanan, och kan påverka en stor del av eller hela den axiellt åtkomliga höjden av turbinen i turbinsätet i slutet av turbinsätet, betraktat i flödesriktningen.Furthermore, the present invention is based on the insight that in the direction downstream of the first angular segment, the mouth of the second helical path increases in the turbine seat and furthermore the second helical path exhibits optimized geometry for large exhaust flows. This results in the exhaust flow in the second helical path being given an optimized speed and an optimized angle of attack for large exhaust flows, ie. the exhaust flow is more radially directed relative to the turbine than the exhaust flow in the first helical path, and can affect much or all of the axially accessible height of the turbine in the turbine seat at the end of the turbine seat, viewed in the flow direction.
Föredragna utföranden av den föreliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.Preferred embodiments of the present invention are further defined in the dependent claims.
Företrädesvis innefattar den andra spiralbanan en manövrerbar flödesregulatör. Vilket medför att den andra spiralbanan kan stängas helt eller delvis vid exempelvis små avgasflöden, detta förutsätter att avgaserna från samtliga berörda arbetscylindrar hos förbränningsmotorn kan ledas till både den första spiralbanan och den andra spiralbanan.Preferably, the second helical path comprises a manoeuvrable flow regulator. Which means that the second helical path can be closed in whole or in part at, for example, small exhaust flows, this presupposes that the exhaust gases from all affected working cylinders of the internal combustion engine can be led to both the first helical path and the second spiral path.
Enligt ett föredraget utförande innefattar den första spiralbanan en manövrerbar flödesregulator. Vilket medför att den första spiralbanan kan stängas helt eller delvis.According to a preferred embodiment, the first helical path comprises a manoeuvrable flow regulator. Which means that the first spiral path can be closed completely or partially.
Fördelen med att kunna stänga den första spiralbanan och den andra spiralbanan är bland annat att vid kallstart kan avgaserna ledas förbi överladdningsaggregatet och direkt till en katalysator, eller förkatalysator, utan att först kylas ned av överladdningsaggregatet.The advantage of being able to close the first helical path and the second helical path is, among other things, that during a cold start the exhaust gases can be led past the supercharger and directly to a catalyst, or precatalyst, without first being cooled down by the supercharger.
Företrädesvis är en yttre begränsningsyta hos den andra spiralbanan i radiell led anordnad utanför en yttre begräns- ningsyta hos den första spiralbanan. Detta medför en än mer optimerad hastighet hos avgaserna i den första spiralbanan vid små avgasflöden.Preferably, an outer limiting surface of the second helical path in the radial direction is arranged outside an outer limiting surface of the first helical path. This results in an even more optimized velocity of the exhaust gases in the first helical path at small exhaust gas flows.
Företrädesvis uppvisar i varje enskilt radiellt tvär- snitt hos loppet den andra spiralbanan en större tvärsnitts- area än den första spiralbanan. Detta medför att den andra spiralbanan är optimerad för stora avgasflöden och den första spiralbanan är optimerad för små avgasflöden.Preferably, in each individual radial cross-section of the race, the second helical path has a larger cross-sectional area than the first helical path. This means that the second helical path is optimized for large exhaust flows and the first helical path is optimized for small exhaust flows.
Företrädesvis mynnar enbart den första spiralbanan mynnar i ett andra vinkelsegment hos turbinsätet, vilket andra vinkelsegment i flödesriktningen betraktat är anordnat nedströms och angränsande ett inlopp hos turbinhuset. Vidare mynnar både den första spiralbanan och den andra spiralbanan i ett i flödesriktningen betraktat första vinkelsegment hos turbinsätet, vilket första vinkelsegment är anordnat nedströms och angränsande nämnda andra vinkelsegment.Preferably, only the first helical path opens into a second angular segment of the turbine seat, which second angular segment considered in the flow direction is arranged downstream and adjacent an inlet of the turbine housing. Furthermore, both the first helical path and the second helical path open into a first angular segment of the turbine seat viewed in the flow direction, which first angular segment is arranged downstream and adjacent said second angular segment.
Ytterligare företrädesvis ökar den axiella höjden av den andra spiralbanans mynning i turbinsätet i det första vinkelsegmentet i riktning av nämnda flödesriktning, och vidare är det föredraget att den axiella höjden av den första spiralbanans mynning i turbinsätet minskar i det första vinkelsegmentet i riktning av nämnda flödesriktning.Further preferably, the axial height of the mouth of the second helical path in the turbine seat in the first angular segment increases in the direction of said flow direction, and further it is preferred that the axial height of the mouth of the first helical path in the turbine seat decreases in the first angular segment in the direction of said flow direction.
Således sker en successiv minskning av den första spiral- banans mynning och en successiv ökning av den andra spiral- banans mynning i turbinsätet.Thus, there is a gradual decrease in the mouth of the first helical path and a gradual increase in the mouth of the second helical path in the turbine seat.
Företrädesvis är nämnda andra vinkelsegment hos turbin- sätet större än 40 grader, företrädesvis större än 80 grader. Vidare är det föredraget att nämnda första vinkel- segment och nämnda andra vinkelsegment hos turbinsätet till- företrädesvis större än 340 sammans är större än 300 grader, grader. Det skall dock påpekas att det andra vinkelsegmentet kan vara noll grader.Preferably, said second angular segment of the turbine seat is greater than 40 degrees, preferably greater than 80 degrees. Furthermore, it is preferred that said first angular segment and said second angular segment of the turbine seat preferably preferably greater than 340 together are greater than 300 degrees, degrees. It should be noted, however, that the second angle segment may be zero degrees.
Företrädesvis avgränsas den första spiralbanan och den andra spiralbanan från varandra medelst en vägg, vilken har en i huvudsak axiell utbredning parallellt med flödesrikt- ningen vid nämnda inloppsöppning och i nämnda andra vinkel- segment. Därmed ges den första spiralbanan en optimal geo- metri för små avgasflöden i början av det första vinkel- segmentet där den första spiralbanans mynning utgör en dominerade del, och i det andra vinkelsegmentet då detsamma är skilt från noll grader.Preferably, the first helical path and the second helical path are delimited from each other by means of a wall, which has a substantially axial extension parallel to the flow direction at said inlet opening and in said second angular segment. This gives the first helical path an optimal geometry for small exhaust flows at the beginning of the first angular segment where the mouth of the first helical path forms a dominated part, and in the second angular segment when the same is separated from zero degrees.
Syftet med uppfinningen uppnås även medelst det inled- ningsvis definierade överladdningsaggregatet, vilket är kännetecknat av att detsamma innefattar ett dylikt turbin- hus.The object of the invention is also achieved by means of the initially defined supercharger assembly, which is characterized in that the same comprises such a turbine housing.
Ytterligare fördelar med och särdrag hos uppfinningen framgår av övriga osjälvständiga krav samt av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden.Additional advantages and features of the invention will be apparent from the other dependent claims and from the following detailed description of preferred embodiments.
Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullständig förståelse av ovannämnda och andra särdrag och fördelar hos den föreliggande uppfinningen kommer att framgå av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. l är en perspektivvy av ett uppfinningsenligt turbin- hus, visandes turbinhusets utlopp, Fig. 2 är en perspektivvy av turbinhuset enligt figur l, visandes turbinhusets turbinsäte, Fig. 3 är en perspektivvy av den vänstra halvan av turbin- huset enligt figurerna l och 2, visande insidan av turbinhuset, Fig. 4 är en mot figur 3 svarande perspektivvy av den högra halvan av turbinhuset enligt figurerna l och 2, visande insidan av turbinhuset, Fig. 5 är en perspektivvy av ett tvärsnitt av ett alterna- tivt utförande av turbinhuset innefattande en flödesregulator i stängt tillstånd, vilket tvär- snitt är beläget närmare turbinhusets utlopp än tvärsnittet enligt figur 4, Fig. 6 är en mot figur 5 svarande perspektivvy där flödes- regulatorn är i öppet tillstånd, Fig. 7 är en planvy av det uppfinningsenliga turbinhuset visande turbinhusets utlopp, samt visande tvär- snittsplaceringar, Fig. 8 är en plan tvärsnittsvy av turbinhuset tagen utmed linjen VIII i figur 7, Fig. 9 är en plan tvärsnittsvy av turbinhuset tagen utmed linjen IX i figur 7, Fig. 10 är en plan tvärsnittsvy av turbinhuset tagen utmed linjen X i figur 7, och Fig. ll är en plan tvärsnittsvy av turbinhuset tagen utmed linjen XI i figur 7, Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden Den föreliggande uppfinningen hänför sig i allmänhet till ett överladdningsaggregat, aven känt som ett turbo- aggregat, anordnat att öka effekten hos en förbrännings- motor, varvid överladdningsaggregatet drivs av förbrännings- motorn avgaser och komprimerar den till förbränningsmotorn inkommande luften.Brief Description of the Drawings A more complete understanding of the above and other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments when taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a perspective view of an inventive device; turbine housing, showing the outlet of the turbine housing, Fig. 2 is a perspective view of the turbine housing according to Figure 1, showing the turbine housing of the turbine housing, Fig. 3 is a perspective view of the left half of the turbine housing according to Figures 1 and 2, showing the inside of the turbine housing. Fig. 4 is a perspective view corresponding to Fig. 3 of the right half of the turbine housing according to Figs. 1 and 2, showing the inside of the turbine housing, Fig. 5 is a perspective view of a cross-section of an alternative embodiment of the turbine housing comprising a flow regulator in closed condition, which cross-section is located closer to the outlet of the turbine housing than the cross-section according to Fig. 4, Fig. 6 is a corresponding to Fig. 5 perspective view where the flow regulator is in the open state, Fig. 7 is a plan view of the turbine housing according to the invention showing the outlet of the turbine housing, and showing cross-sectional locations, Fig. 8 is a plan cross-sectional view of the turbine housing taken along line VIII in Fig. 7, Fig. 9 is a plan cross-sectional view of the turbine housing taken along line IX of Figure 7, Fig. 10 is a planar cross-sectional view of the turbine housing taken along line X of Figure 7, and Fig. 11 is a plan cross-sectional view of the turbine housing taken along line XI of Figure 7. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates generally to a supercharger, also known as a turbocharger, arranged to increase the power of an internal combustion engine, the supercharger being driven by the combustion engine exhaust gases and compressing the incoming combustion engine.
Hänvisning sker nu till figurerna l och 2. I synnerhet hänför sig den föreliggande uppfinningen till ett turbinhus, generellt betecknat l. Turbinhuset l innefattar en inlopps- öppning 2, vilken omges av en fläns 3 vilken i sin tur är avsedd att anslutas till ett grenrör eller dylikt (inte visat) som leder de avgaser som strömmar ut från förbrän- ningsmotorns arbetscylindrar till turbinhusets l inlopps- öppning 2. Vidare innefattar turbinhuset l på sedvanligt sätt en utloppsöppning 4 för att släppa ut avgaserna från turbinhuset l till ett sedvanligt avgassystem (inte visat) som kan innefatta en katalysator, en ljuddämpare, etc.Reference is now made to Figures 1 and 2. In particular, the present invention relates to a turbine housing, generally designated 1. The turbine housing 1 comprises an inlet opening 2, which is surrounded by a flange 3 which in turn is intended to be connected to a manifold. or the like (not shown) which directs the exhaust gases flowing out from the working cylinders of the internal combustion engine to the inlet opening 2 of the turbine housing 1. Furthermore, the turbine housing 1 usually comprises an outlet opening 4 for discharging the exhaust gases from the turbine housing 1 to a conventional exhaust system (not shown) which may include a catalyst, a muffler, etc.
Vidare innefattar turbinhuset l ett turbinsäte 5 som är avsett att hysa en roterbart anordnad turbin (inte visad), vilken i sin tur är förbunden med och driver ett kompressor- hjul, överladdning av den till förbränningsmotorns arbetscylindrar som är roterbart anordnat i ett kompressorhus, för inkommande luften. Inloppsöppningen 2 är i det visade utför- andet tangentiellt anordnad och utloppsöppningen 4 är axiellt anordnad, vid betraktande av turbinens rotations- axel.Furthermore, the turbine housing 1 comprises a turbine seat 5 which is intended to accommodate a rotatably arranged turbine (not shown), which in turn is connected to and drives a compressor wheel, supercharging it to the working cylinders of the internal combustion engine which is rotatably arranged in a compressor housing, for incoming air. In the embodiment shown, the inlet opening 2 is arranged tangentially and the outlet opening 4 is arranged axially, when considering the axis of rotation of the turbine.
Hänvisning sker nu till figurerna 3 och 4. Det uppfin- ningsenliga turbinhuset l innefattar ett lopp, generellt betecknat 6, vilket sträcker sig från nämnda inloppsöppning 2 till nämnda turbinsäte 5. Loppet 6 är således avsett att leda avgaserna från inloppsöppningen 2 till turbinsätet 5 och turbinen. Vidare innefattar nämnda lopp 6 en i nämnda turbinsäte 5 mynnande första spiralbana 7 och en i nämnda turbinsäte 5 mynnande andra spiralbana 8. Den första spiral- banan 7 och den andra spiralbanan 8 avgränsas i det visade utförandet under hela sin längd från varandra medelst en vägg 9. Väggen 9 sträcker sig från ett inlopp lO hos turbin- huset l. Inloppet 10 är en del av loppet 6 och sträcker sig från inloppsöppningen 2 till den punkt där den första spiralbanan 7 mynnar i turbinsätet 5. I ett utförande sträcker sig väggen 9 ända från inloppsöppningen 2, och i andra utföranden sträcker sig väggen 9 från en punkt mellan inloppsöppningen 2 och den punkt där den första spiralbanan 7 mynnar i turbinsätet 5. Företrädesvis mynnar den första spiralbanan 7 i turbinsätet 5, i axiell led betraktat, mellan turbinhusets l utloppsöppning 4 och den andra spiral- banans 8 mynning i turbinsätet 5. Dock är det omvända för- hållandet, , i axiell led betraktat, att den andra spiralbanan 8 mynnar i turbinsätet mellan turbinhusets l utlopps- öppning 4 och den första spiralbanans 7 mynning i turbin- sätet 5.Reference is now made to Figures 3 and 4. The turbine housing 1 according to the invention comprises a bore, generally designated 6, which extends from said inlet opening 2 to said turbine seat 5. The bore 6 is thus intended to direct the exhaust gases from the inlet opening 2 to the turbine seat 5 and turbines. Furthermore, said race 6 comprises a first helical path 7 opening into said turbine seat 5 and a second helical path 8 opening into said turbine seat 5. The first helical path 7 and the second helical path 8 are delimited in the embodiment shown throughout their length by means of a wall 9. The wall 9 extends from an inlet 10 of the turbine housing 1. The inlet 10 is a part of the inlet 6 and extends from the inlet opening 2 to the point where the first helical path 7 opens into the turbine seat 5. In one embodiment the wall 9 extends from the inlet opening 2, and in other embodiments the wall 9 extends from a point between the inlet opening 2 and the point where the first helical path 7 opens into the turbine seat 5. Preferably, the first helical path 7 in the turbine seat 5, viewed in axial direction, between the turbine housing 1 outlet opening 4 and the mouth of the second helical path 8 in the turbine seat 5. However, the inverse relationship, considered in the axial direction, is that the second helical path 8 opens into the turbine eaten between the outlet opening 4 of the turbine housing 1 and the mouth of the first helical path 7 in the turbine seat 5.
Det är väsentligt för uppfinningen att både den första spiralbanan 7 och den andra spiralbanan 8 mynnar i ett första vinkelsegment ß hos turbinsätet 5, varvid den axiella höjden av den andra spiralbanans 8 mynning i turbinsätet 5 i nämnda första vinkelsegmentet 8 är större i slutet av det första vinkelsegmentet ß än i början därav betraktat i en flödesriktning F.It is essential for the invention that both the first helical path 7 and the second helical path 8 open into a first angular segment ß of the turbine seat 5, the axial height of the mouth of the second helical path 8 in the turbine seat 5 in said first angular segment 8 being larger at the end of the turbine seat. the first angular segment ß than at the beginning thereof viewed in a flow direction F.
Det är vidare föredraget att enbart den första spiral- banan 7 mynnar i ett andra vinkelsegment d hos turbinsätet , vilket andra vinkelsegment d i flödesriktningen F betraktat är anordnat nedströms och angränsande inloppet l0 hos turbinhuset l. Med andra ord börjar det andra vinkel- segmentet d i den punkt där den första spiralbanan 7 mynnar i turbinsätet 5. I ett föredraget utförande har väggen 9 en i huvudsak axiell utbredning parallellt med flödesriktningen F i nämnda andra vinkelsegment d, men även företrädesvis i inloppet 10. Mer företrädesvis har den del av väggen 9 som gränsar mot den första spiralbanan 7 bågformat tvärsnitt, med kurvcentrum radiellt innanför väggen 9, i nämnda andra vinkelsegment d och/eller i inloppet 10, vilket ger en mjuk övergång mellan väggen 9 och övriga ytor som begränsar den första spiralbanan 7 vilket i sin tur bidrar till att minska friktionsmotståndet i den första spiralbanan 7. Vidare ar det även föredraget att aven den del av väggen 9 som gränsar mot den andra spiralbanan 8 har ett bågformat tvärsnitt, med kurvcentrum radiellt innanför väggen 9, i nämnda andra vinkelsegment d och/eller i inloppet 10, och vidare har mjuk övergång till övriga ytor som begränsar den andra spiral- banan 7. Detta medför att den andra spiralbanan 8 erhåller en s.k. kobra-krök (se figurerna 8 och 9), vilket ger minimal turbulens i avgasflödet. Dock skall påpekas att alla tänkbara tvärsnitt kan nyttjas i såväl den första spiral- banan 7 som den andra spiralbanan 8.It is further preferred that only the first helical path 7 opens into a second angular segment d of the turbine seat, which second angular segment di considered the flow direction F is arranged downstream and adjacent the inlet 10 of the turbine housing 1. In other words, the second angular segment di point where the first helical path 7 opens into the turbine seat 5. In a preferred embodiment the wall 9 has a substantially axial extension parallel to the flow direction F in said second angular segment d, but also preferably in the inlet 10. More preferably the part of the wall 9 adjoining towards the first helical path 7 arcuate cross-section, with curve center radially inside the wall 9, in said second angular segment d and / or in the inlet 10, which gives a smooth transition between the wall 9 and other surfaces delimiting the first helical path 7 which in turn contributes to to reduce the frictional resistance in the first helical path 7. Furthermore, it is also preferred that also the part of the wall 9 which adjoins m the second helical path 8 has an arcuate cross-section, with the center of the curve radially inside the wall 9, in said second angular segment d and / or in the inlet 10, and further has a smooth transition to other surfaces delimiting the second helical path 7. This means that it the second helical path 8 receives a so-called cobra bend (see Figures 8 and 9), which provides minimal turbulence in the exhaust flow. However, it should be pointed out that all conceivable cross-sections can be used in both the first spiral path 7 and the second spiral path 8.
Det grenrör, eller dylikt, som är avsett att förbindas med flänsen 3 vid det ovan beskrivna turbinhusets l inlopps- öppning 2 innefattar antingen gemensam eller uppdelad till- försel av avgaser till turbinhuset l. Vid gemensam till- försel leds alla avgaser som skall ledas från förbrännings- motorn till turbinhuset l som ett enda avgasflöde, där en del av avgaserna flödar in i den första spiralbanan 7 och resterande del av avgaserna flödar in i den andra spiral- banan 8. Vidare kan turbinhuset l vid gemensam tillförsel innefatta diverse spjäll eller flödesregulatorer för att styra flödet till någon, båda eller ingen av den första spiralbanan 7 och den andra spiralbanan 8, vilket kommer att beskrivas nedan. Vid uppdelad tillförsel leds avgaserna från någon eller några av förbränningsmotorns arbetscylindrar till den första spiralbanan 7 och från någon eller några av förbränningsmotorns arbetscylindrar till den andra spiral- banan 8.The manifold, or the like, which is intended to be connected to the flange 3 at the inlet opening 2 of the turbine housing 1 described above comprises either a common or divided supply of exhaust gases to the turbine housing 1. In the case of a common supply, all exhaust gases to be led from the internal combustion engine to the turbine housing 1 as a single exhaust flow, where part of the exhaust gases flows into the first helical path 7 and the remaining part of the exhaust gases flows into the second helical path 8. Furthermore, the turbine housing 1 can comprise various dampers or flow regulators to control the flow to any, both or none of the first helical path 7 and the second helical path 8, which will be described below. In the case of divided supply, the exhaust gases are led from one or more of the working cylinders of the internal combustion engine to the first helical path 7 and from one or more of the working cylinders of the internal combustion engine to the second helical path 8.
Hänvisning sker nu till figurerna 5 och 6, i vilka visas ett alternativt utföringsexempel av turbinhuset l enligt figurerna 3 och 4. Turbinhuset l enligt det alterna- tiva, föredragna utförandet innefattar, utöver det som 11 l-4, flödesregulator ll anordnad i den andra spiralbanan 8. I beskrivits ovan i samband med figurerna en manövrerbar figur 5 visas flödesregulatorn ll i ett den andra spiral- banan 8 stängt tillstånd, och i figur 6 visas flödesregu- latorn ll i ett den andra spiralbanan 8 öppet tillstånd. Det skall påpekas att flödesregulatorn ll företrädesvis även kan inta alla positioner mellan den stängda positionen och den öppna positionen. Flodesregulatorn ll är i det visade utför- andet vridbart rörlig mellan den stängda positionen och den öppna positionen, och manövrerbar medelst en spak l2, dock är annan ekvivalent manövrering tänkbar. Öppning och stäng- ning av flödesregulatorn ll kan exempelvis vara kopplad till förbränningsmotorns varvtal, ett gasreglages position och/eller rörelse, förekommande avgastryck i turbinhuset l eller i någon annan lämplig del i avgassystemet som leder från förbränningsmotorn, etc. Enligt ett alternativt utför- ande är flödesregulatorn utformad som en tryckstyrd back- ventil (inte visad), som automatiskt öppnar när ett visst tryck erhållits vid exempelvis turbinhusets l inloppsöppning 2. Det skall påpekas att när flödesregulatorn ll är i den stängda positionen, behöver densamma inte helt täta den andra spiralbanan 8 utan en spalt mellan den andra spiral- banans 8 insida och flödesregulatorn ll är tillåten. Före- trädesvis skall flödesregulatorn ll täcka åtminstone 80% av den andra spiralbanans 8 tvärsnittsarea vid flödesregulatorn ll, helst åtminstone 90%. Således krävs inga dyra eller komplicerade säten för flödesregulatorn ll. Flodesregulatorn ll i den andra spiralbanan 8 kan nyttjas som en manövrerbar överlastningsventil/wastegate till den första spiralbanan 7 för att jämna ut trycket under tryckuppbyggnadsfasen i densamma, istället för att nyttja en konventionell överlast- ningsventil/wastegate som låter avgaserna passera förbi överladdningsaggregatet vid för högt mottryck i turbinhusets l första spiralbana 7. En konventionell överlastnings- ventil/wastegate kan nyttjas på sedvanligt sätt för att 12 jämna ut trycket när både den första spiralbanan 7 och den andra spiralbanan 8 ar fullt öppna.Reference is now made to Figures 5 and 6, in which an alternative embodiment of the turbine housing 1 according to Figures 3 and 4 is shown. The turbine housing 1 according to the alternative, preferred embodiment comprises, in addition to that 11-11-4, flow regulator 11 arranged in the second spiral path 8. In the above-described in connection with the figures an operable figure 5, the flow regulator 11 is shown in a state closed in the second spiral path 8, and in figure 6 the flow regulator 11 is shown in an open state in the second spiral path 8. It should be pointed out that the flow regulator 11 may preferably also occupy all positions between the closed position and the open position. In the embodiment shown, the river regulator 11 is rotatably movable between the closed position and the open position, and can be operated by means of a lever 12, however, other equivalent operation is conceivable. Opening and closing of the flow regulator 11 may, for example, be connected to the speed of the internal combustion engine, the position and / or movement of a throttle control, existing exhaust pressure in the turbine housing 1 or in any other suitable part of the exhaust system For example, the flow regulator is designed as a pressure-controlled non-return valve (not shown), which opens automatically when a certain pressure is obtained at, for example, the inlet opening 2 of the turbine housing 1. 8 without a gap between the inside of the second helical path 8 and the flow regulator 11 is permitted. Preferably, the flow regulator 11 shall cover at least 80% of the cross-sectional area of the second helical path 8 at the flow regulator 11, preferably at least 90%. Thus, no expensive or complicated seats are required for the flow regulator 11. The flow regulator 11 in the second coil path 8 can be used as an operable overload valve / wastegate to the first coil path 7 to equalize the pressure during the pressure build-up phase therein, instead of using a conventional overload valve / wastegate which allows the exhaust gases to pass past the supercharger back pressure in the first helical path 7 of the turbine housing 1. A conventional overload valve / wastegate can be used in the usual way to equalize the pressure when both the first helical path 7 and the second helical path 8 are fully open.
Enligt ytterligare ett alternativt utförande är en man- anordnad i den första övrerbar flödesregulatör (inte visad) spiralbanan 7. Förekomsten av flödesregulatörn i den första spiralbanan 7 är inte avhängigt förekomsten av flödesregu- latorn ll i den andra spiralbanan 8.According to a further alternative embodiment, a man is arranged in the first transferable flow regulator (not shown) the helical path 7. The presence of the flow regulator in the first helical path 7 does not depend on the presence of the flow regulator 11 in the second helical path 8.
Flödesregulatorn i ett den första spiralbanan 7 ar rör- ligt anordnad mellan ett den första spiralbanan 7 stängt tillstånd, och ett den första spiralbanan 7 öppet tillstånd.The flow regulator in a the first helical path 7 is movably arranged between a state closed by the first helical path 7, and an open state by the first helical path 7.
Det skall påpekas att flödesregulatörn företrädesvis även kan inta alla positioner mellan den stängda positionen och den öppna positionen. Flödesregulatorn är företrädesvis vridbart rörlig mellan den stängda positionen och den öppna positionen, och manövrerbar medelst en spak (inte visad), dock är annan ekvivalent manövrering tänkbar. Öppning och stängning av flödesregulatorn kan exempelvis vara kopplad till förbränningsmotorns varvtal, ett gasreglages position och/eller rörelse, förekommande avgastryck i turbinhuset l eller i någon annan lämplig del i avgassystemet som leder från förbränningsmotorn, etc. Enligt ett alternativt utför- ande är flödesregulatorn utformad som en tryckstyrd back- ventil (inte visad), som automatiskt öppnar när ett visst tryck erhållits vid exempelvis turbinhusets l inloppsöppning 2. Det skall påpekas att när flödesregulatörn är i den stängda positionen, behöver densamma inte helt täta den första spiralbanan 7 utan en spalt mellan den första spiral- banans 7 insida och flödesregulatorn är tillåten. Före- trädesvis skall flödesregulatörn täcka åtminstone 80% av den första spiralbanans 7 tvärsnittsarea vid flödesregulatörn, helst åtminstone 90%. Således krävs inga dyra eller kompli- cerade säten för flödesregulatörn.It should be pointed out that the flow regulator can preferably also assume all positions between the closed position and the open position. The flow regulator is preferably rotatably movable between the closed position and the open position, and can be operated by means of a lever (not shown), however other equivalent operation is conceivable. Opening and closing of the flow regulator can for example be connected to the speed of the internal combustion engine, position and / or movement of a throttle control, existing exhaust pressure in the turbine housing 1 or in any other suitable part of the exhaust system leading from the internal combustion engine, etc. According to an alternative embodiment the flow regulator is as a pressure-controlled non-return valve (not shown), which opens automatically when a certain pressure is obtained at, for example, the inlet opening 2 of the turbine housing 1. It should be pointed out that when the flow regulator is in the closed position, it does not completely seal the first coil 7 without a gap between the inside of the first helical path 7 and the flow regulator is permitted. Preferably, the flow regulator should cover at least 80% of the cross-sectional area of the first helical path 7 at the flow regulator, preferably at least 90%. Thus, no expensive or complicated seats are required for the flow regulator.
I det fall turbinhuset l innefattar en flödesregulator i den första spiralbanan 7 och en flödesregulator ll i den andra spiralbanan 8, kan båda stängas vid exempelvis kall- start för att istället leda de varma avgaserna via en manöv- 13 rerbar ventil förbi överladdningsaggregatet och till en kat- alysator för att få snabb uppvärmning av densamma då avgas- erna inte kyls ned i överladdningsaggregatet l. Vidare kan båda vara halvöppna, eller delvis öppna, vid motorvarvtal som varken befinner sig mellan låga och höga motorvarvtal, för att utjämna tryckpikar som vanligtvis släpps förbi över- laddningsaggregatet via en överlastningsventil/wastegate (inte visad).In the case where the turbine housing 1 comprises a flow regulator in the first helical path 7 and a flow regulator 11 in the second helical path 8, both can be closed at, for example, cold start to instead direct the hot exhaust gases via a manoeuvrable valve past the supercharger and to a catalyst to obtain rapid heating thereof when the exhaust gases are not cooled in the supercharger l. Furthermore, both can be half-open, or partially open, at engine speeds that are neither between low and high engine speeds, to equalize pressure spikes that are usually released past the supercharger via an overload valve / wastegate (not shown).
Det skall påpekas att det grenrör, eller dylikt, som är avsett att förbindas med flänsen 3 vid det i figurerna 5 och 6 visade turbinhusets 1 inloppsöppning 2 innefattar gemensam Således leds alla avgaser som skall ledas från förbränningsmotorn till turbin- tillförsel av avgaser till turbinhuset l. huset l som ett enda avgasflöde, där ursprungsinställningen är att avgasflödet vid små avgasflöden enbart tillåts flöda in i den första spiralbanan 7, och där avgasflödet vid stora avgasflöden tillåts flöda in i både den första spiralbanan l och den andra spiralbanan 8.It should be pointed out that the branch pipe, or the like, which is intended to be connected to the flange 3 at the inlet opening 2 of the turbine housing 1 shown in Figures 5 and 6 thus comprises a common Thus all exhaust gases to be led from the combustion engine to turbine supply of exhaust gases to the turbine housing 1 the housing 1 as a single exhaust flow, where the initial setting is that the exhaust flow at small exhaust flows is only allowed to flow into the first helical path 7, and where the exhaust flow at large exhaust flows is allowed to flow into both the first helical path 1 and the second helical path 8.
Hänvisning sker nu även till figurer 7-ll. Det är före- draget att en yttre begränsningsyta l3 hos den andra spiral- banan 8 i radiell led är anordnad utanför en yttre begräns- ningsyta l4 hos den första spiralbanan 7. Vidare är det föredraget att i varje enskilt radiellt tvärsnitt hos loppet 6 uppvisar den andra spiralbanan 8 en större tvärsnittsarea än den första spiralbanan 7. Till följd av detta ges ett visst bestämt avgasflöde en större hastighet och spetsigare attackvinkel i den första spiralbanan 7 än i den andra spiralbanan 8, vilket i sin tur ger en snabb aktivering av övertrycksaggregatet även vid små avgasflöden. I det visade utförandet, då enbart den första spiralbanan 7 är öppen har turbinhuset l ett A/R-kvot lika med 0,4, och när både den första spiralbanan 7 och den andra spiralbanan 8 är fullt öppna har turbinhuset 1 ett A/R-kvot lika med l. Det är dock tänkbart att turbinhuset l har både högre och lägre A/R- kvot. A/R-kvoten kan sträcka sig från ett värde lika med 0 om både den första spiralbanan 7 och den andra spiralbanan 8 14 är stängda och uppåt. Ett tänkbart övre värde för A/R-kvoten kan exempelvis vara 2.Reference is now also made to Figures 7-1. It is preferred that an outer limiting surface 13 of the second helical path 8 in radial direction is arranged outside an outer limiting surface 14 of the first helical path 7. Furthermore, it is preferred that in each individual radial cross-section of the bore 6 it has the second helical path 8 has a larger cross-sectional area than the first helical path 7. As a result, a certain determined exhaust flow is given a greater speed and more acute angle of attack in the first helical path 7 than in the second helical path 8, which in turn gives a rapid activation of the overpressure unit. at small exhaust flows. In the embodiment shown, when only the first helical path 7 is open, the turbine housing 1 has an A / R ratio equal to 0.4, and when both the first helical path 7 and the second helical path 8 are fully open, the turbine housing 1 has an A / R ratio equal to l. However, it is conceivable that the turbine housing l has both a higher and lower A / R ratio. The A / R ratio can extend from a value equal to 0 if both the first helical path 7 and the second helical path 8 14 are closed and upwards. A possible upper value for the A / R ratio can, for example, be 2.
Det är ovan beskrivet att det är föredraget för uppfin- ningen att både den första spiralbanan 7 och den andra spiralbanan 8 mynnar i det första vinkelsegmentet 8 hos turbinsätet 5, vilket första vinkelsegment 8 är anordnat nedströms och angränsande nämnda andra vinkelsegment d.It is described above that it is preferred for the invention that both the first helical path 7 and the second helical path 8 open into the first angular segment 8 of the turbine seat 5, which first angular segment 8 is arranged downstream and adjacent said second angular segment d.
Vidare är det föredraget att enbart den första spiralbanan 7 mynnar i det andra vinkelsegmentet d hos turbinsätet 5. I det föredraget utförande övergår väggen 9 i det första vinkelsegmentet 8 till en mer och mer radiell utbredning parallellt med flödesriktningen F. Det skall nämnas att även den andra spiralbanan 8 kan mynna i det andra vinkelseg- mentet d, men att den axiella höjden av såväl den andra spiralbanans 8 mynning som den första spiralbanans 7 mynning är oförändrade i det andra vinkelsegmentet d betraktat i flödesriktningen F. Även i det första vinkelsegmentet 8 kan såväl den första spiralbanans 7 mynning som den andra spiralbanans 8 mynning i delsegment vara oförändrade, oberoende av varandra.Furthermore, it is preferred that only the first helical path 7 opens into the second angular segment d of the turbine seat 5. In the preferred embodiment, the wall 9 in the first angular segment 8 transitions to a more and more radial extent parallel to the flow direction F. It should be mentioned that the second helical path 8 can open in the second angular segment d, but that the axial height of both the mouth of the second helical path 8 and the mouth of the first helical path 7 is unchanged in the second angular segment d viewed in the flow direction F. Also in the first angular segment 8 can both the mouth of the first helical path 7 and the mouth of the second helical path 8 in sub-segments be unchanged, independently of each other.
Det andra vinkelsegmentet d kan vara större än eller lika med noll. hos turbinsätet 5 större än 40 grader, Företrädesvis är det andra vinkelsegment d mer företrädesvis större än 80 grader. Vidare är det andra vinkelsegmentet d mest före- företrädesvis mindre än 120 grader. I det visade, dragna, utförandet är det andra vinkelsegment d lika med cirka 90 grader. Vidare är nämnda första vinkelsegement B och nämnda andra vinkelsegment d hos turbinsätet 5 till- sammans företrädesvis större än 300 grader, mer företrädes- vis större än 340 grader. I det visade, mest föredragna, utförandet är summan av det första vinkelsegment ß och det andra vinkelsegmentet d lika med cirka 350 grader. Det skall påpekas att den del som kvarstår mellan ett fullt varv på 360 grader och summan av det första vinkelsegmentet 8 och det andra vinkelsegmentet d utgörs av en vägg 15 hos turbin- huset l, eller utgörs av en kombination av väggen 15 hos turbinhuset och ett tredje vinkelsegement anordnat nedströms och angränsande nämnda första vinkelsegment 8, i vilket tredje vinkelsegment enbart den andra spiralbanan 8 mynnar i turbinsätet 5.The second angle segment d may be greater than or equal to zero. of the turbine seat 5 greater than 40 degrees. Preferably, the second angular segment d is more preferably greater than 80 degrees. Furthermore, the second angular segment d is most preferably less than 120 degrees. In the shown, drawn, embodiment, the second angular segment d is equal to about 90 degrees. Furthermore, said first angular segment B and said second angular segment d of the turbine seat 5 together are preferably larger than 300 degrees, more preferably larger than 340 degrees. In the embodiment shown, most preferred, the sum of the first angular segment ß and the second angular segment d is equal to about 350 degrees. It should be noted that the part remaining between a full rotation of 360 degrees and the sum of the first angular segment 8 and the second angular segment d is constituted by a wall 15 of the turbine housing 1, or is constituted by a combination of the wall 15 of the turbine housing and a third angular segment arranged downstream and adjacent said first angular segment 8, in which third angular segment only the second helical path 8 opens into the turbine seat 5.
Företrädesvis ökar den axiella höjden av den andra spiralbanans 8 mynning i turbinsätet 5 gradvis i det första vinkelsegmentet 8 i riktning av nämnda flödesriktning F, och den axiella höjden av den första spiralbanans 7 mynning i turbinsätet 5 i det första vinkelsegmentet 8 minskar gradvis i riktning av nämnda flödesriktning F. Företrädesvis sker denna gradvisa förändring olinjärt. Det är föredraget att den axiella höjden av den första spiralbanans 7 mynning i turbinsätet 5 i det första vinkelsegmentet B är mindre i slutet av det första vinkelsegmentet ß an i början därav betraktat i nämnda flödesriktning F.Preferably, the axial height of the mouth of the second helical path 8 in the turbine seat 5 gradually increases in the first angular segment 8 in the direction of said flow direction F, and the axial height of the mouth of the first helical path 7 in the turbine seat 5 in the first angular segment 8 gradually decreases in the direction of said flow direction F. Preferably, this gradual change occurs non-linearly. It is preferred that the axial height of the mouth of the first helical path 7 in the turbine seat 5 in the first angular segment B is smaller at the end of the first angular segment ß than at the beginning thereof viewed in said flow direction F.
I det visade utförande är den axiella höjden av den första spiralbanans 7 mynning i turbinsätet 5 ungefär lika med den axiella höjden av den andra spiralbanans 8 mynning i turbinsätet 5 vid cirka 90 grader från det första vinkel- segmentets ß början. Vidare är den axiella höjden av den första spiralbanans 7 mynning i turbinsätet 5 ungefär en fjärdedel av den axiella höjden av den andra spiralbanans 8 mynning i turbinsätet 5 vid cirka 180 grader från det första vinkelsegmentets 8 början.In the embodiment shown, the axial height of the mouth of the first helical path 7 in the turbine seat 5 is approximately equal to the axial height of the mouth of the second helical path 8 in the turbine seat 5 at about 90 degrees from the beginning of the first angular segment ß. Furthermore, the axial height of the mouth of the first helical path 7 in the turbine seat 5 is about a quarter of the axial height of the mouth of the second helical path 8 in the turbine seat 5 at about 180 degrees from the beginning of the first angular segment 8.
Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan besk- rivna och på ritningarna visade utförandena, vilka enbart har illustrerande och exemplifierande syfte. Denna patent- ansökning är avsedd att täcka alla anpassningar och vari- anter av de föredragna utförandena beskrivna häri, och följaktligen är den föreliggande uppfinningen definierad av ordalydelsen av de bifogade kraven och desammas ekvivalen- ter. Således kan utrustningen modifieras på alla tänkbara sätt inom ramen för de bifogade kraven. 16 Det skall påpekas att den första spiralbanan och den andra spiralbanan inte måste vara angransande varandra i hela loppet som sträcker sig från inloppsöppningen till turbinsätet.Possible modifications of the invention The invention is not limited only to the embodiments described above and shown in the drawings, which have only illustrative and exemplary purposes. This patent application is intended to cover all adaptations and variants of the preferred embodiments described herein, and accordingly, the present invention is defined by the wording of the appended claims and their equivalents. Thus, the equipment can be modified in any conceivable way within the scope of the appended claims. It should be noted that the first helical path and the second helical path do not have to be adjacent to each other throughout the race extending from the inlet opening to the turbine seat.
Det skall aven påpekas att all information om/rörande termer såsom övre, skall tolkas/lasas med ut- under, etc., rustningen orienterad i enlighet med figurerna, med ritning- arna orienterade på sådant satt att hanvisningsbeteckning- Således, dylika termer enbart inbördes förhållanden i de visade ut- arna kan läsas på ett korrekt satt. indikerar förandena, vilka förhållande kan andras om den uppfinnings- enliga utrustningen förses med en annan konstruktion/design.It should also be pointed out that all information about / concerning terms such as upper, should be interpreted / read with under, etc., the armor oriented in accordance with the figures, with the drawings oriented in such a way that male reference designation- Thus, such terms only mutually conditions in the displayed areas can be read correctly. indicates the processes, which conditions may be different if the equipment according to the invention is provided with a different construction / design.
Det skall påpekas att aven om det ej ar uttryckligen angivet att sardrag från ett specifikt utförande kan kombi- neras med sardragen i ett annat utförande, skall detta anses uppenbart då så är möjligt.It should be pointed out that even if it is not explicitly stated that features from a specific design can be combined with features in another design, this should be considered obvious when possible.
Claims (14)
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1050440A SE536089C2 (en) | 2010-05-04 | 2010-05-04 | Turbine housing for superchargers and superchargers for an internal combustion engine including such a turbine housing |
SE1150155A SE1150155A1 (en) | 2010-05-04 | 2011-02-23 | Exhaust system for an internal combustion engine |
ES11163998.5T ES2667869T3 (en) | 2010-05-04 | 2011-04-28 | Turbine housing for a corresponding turbocharger and turbocharger |
EP11163999A EP2385231A3 (en) | 2010-05-04 | 2011-04-28 | Exhaust system for a combustion engine |
EP11163998.5A EP2385218B1 (en) | 2010-05-04 | 2011-04-28 | Turbine housing for a turbocharger and corresponding turbocharger |
US13/100,319 US20110271673A1 (en) | 2010-05-04 | 2011-05-04 | Exhaust system for a combustion engine |
US13/100,611 US8807929B2 (en) | 2010-05-04 | 2011-05-04 | Turbine housing for a supercharger |
CN2011101202469A CN102287254A (en) | 2010-05-04 | 2011-05-04 | Exhaust system for a combustion engine |
CN201110120249.2A CN102235187B (en) | 2010-05-04 | 2011-05-04 | For the turbine shroud of pressurized machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1050440A SE536089C2 (en) | 2010-05-04 | 2010-05-04 | Turbine housing for superchargers and superchargers for an internal combustion engine including such a turbine housing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE1050440A1 true SE1050440A1 (en) | 2011-11-05 |
SE536089C2 SE536089C2 (en) | 2013-04-30 |
Family
ID=44059060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE1050440A SE536089C2 (en) | 2010-05-04 | 2010-05-04 | Turbine housing for superchargers and superchargers for an internal combustion engine including such a turbine housing |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8807929B2 (en) |
EP (1) | EP2385218B1 (en) |
CN (1) | CN102235187B (en) |
ES (1) | ES2667869T3 (en) |
SE (1) | SE536089C2 (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130014497A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-17 | Gm Global Technology Operations Llc. | Housing for an internal combustion engine |
US9429162B2 (en) * | 2013-02-01 | 2016-08-30 | Honeywell International Inc. | Axial turbine with sector-divided turbine housing |
US9103272B2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-08-11 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for binary flow turbine control |
CN103362573B (en) * | 2013-07-25 | 2015-03-04 | 无锡康明斯涡轮增压技术有限公司 | Double-channel volute of turbocharger |
DE112015002367B4 (en) * | 2014-05-19 | 2020-02-13 | Borgwarner Inc. | Double spiral turbocharger to optimize the pulse energy separation for fuel economy and EGR use via asymmetrical double spirals |
JP6413980B2 (en) * | 2014-09-04 | 2018-10-31 | 株式会社デンソー | Turbocharger exhaust turbine |
USD793452S1 (en) * | 2014-11-03 | 2017-08-01 | Turbonetics Holdings, Inc. | Compressor inlet for turbocharger |
JP6754596B2 (en) | 2016-03-30 | 2020-09-16 | 三菱重工業株式会社 | Control method for 2-stage turbo system and 2-stage turbo system |
US11506121B2 (en) * | 2016-05-26 | 2022-11-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Multiple nozzle configurations for a turbine of an environmental control system |
US10870490B2 (en) | 2016-05-26 | 2020-12-22 | Hamilton Sunstrand Corporation | Energy flow |
EP3248880B1 (en) | 2016-05-26 | 2022-03-16 | Hamilton Sundstrand Corporation | Mixing ram and bleed air in a dual entry turbine system |
DE102016212795A1 (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-18 | Ford Global Technologies, Llc | Charged internal combustion engine with segmented turbine |
US10465522B1 (en) * | 2018-10-23 | 2019-11-05 | Borgwarner Inc. | Method of reducing turbine wheel high cycle fatigue in sector-divided dual volute turbochargers |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3043229A (en) * | 1957-05-27 | 1962-07-10 | Worthington Corp | Twin volute pump |
US2955540A (en) * | 1957-05-27 | 1960-10-11 | Worthington Corp | Twin volute pump |
US3137477A (en) * | 1960-10-25 | 1964-06-16 | Geratebau Eberspacher Ohg | Gas turbine having adjustable nozzle flow means |
US3664761A (en) * | 1969-12-19 | 1972-05-23 | Zastrow A | Turbine housing with two inlet passages |
DE3034271C2 (en) * | 1979-09-17 | 1982-11-11 | Ishikawajima-Harima Jukogyo K.K., Tokyo | Turbine housing for turbocharger |
US4389845A (en) * | 1979-11-20 | 1983-06-28 | Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha | Turbine casing for turbochargers |
US4512714A (en) * | 1982-02-16 | 1985-04-23 | Deere & Company | Variable flow turbine |
JPS6456922A (en) | 1987-08-26 | 1989-03-03 | Hino Motors Ltd | Variable capacity type turbocharger |
US7694518B2 (en) * | 2007-08-14 | 2010-04-13 | Deere & Company | Internal combustion engine system having a power turbine with a broad efficiency range |
CN101634244B (en) * | 2009-08-20 | 2011-06-22 | 康跃科技股份有限公司 | Asymmetric split turbine of turbocharger |
-
2010
- 2010-05-04 SE SE1050440A patent/SE536089C2/en unknown
-
2011
- 2011-04-28 ES ES11163998.5T patent/ES2667869T3/en active Active
- 2011-04-28 EP EP11163998.5A patent/EP2385218B1/en not_active Not-in-force
- 2011-05-04 US US13/100,611 patent/US8807929B2/en active Active
- 2011-05-04 CN CN201110120249.2A patent/CN102235187B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8807929B2 (en) | 2014-08-19 |
EP2385218A2 (en) | 2011-11-09 |
CN102235187B (en) | 2015-11-25 |
US20110274539A1 (en) | 2011-11-10 |
SE536089C2 (en) | 2013-04-30 |
ES2667869T3 (en) | 2018-05-14 |
EP2385218A3 (en) | 2014-01-01 |
EP2385218B1 (en) | 2018-03-21 |
CN102235187A (en) | 2011-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE1050440A1 (en) | Turbine housing for superchargers | |
US8210793B2 (en) | Radial flow compressor for a turbo-supercharger | |
US10006345B2 (en) | Mixed flow twin scroll turbocharger with single valve | |
US8522547B2 (en) | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle | |
US8585355B2 (en) | Simplified variable geometry turbocharger with sliding gate and multiple volutes | |
US9021803B2 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger and exhaust gas turbocharger having such a turbine | |
US9874138B2 (en) | Twin scroll turbocharger device with bypass | |
JP5986578B2 (en) | Exhaust turbocharger turbine | |
US20110131976A1 (en) | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine | |
KR20110098761A (en) | Simple variable geometry turbocharger with vane rings | |
JP2016536501A (en) | Compressor with variable compressor inlet | |
JPS5996434A (en) | Internal combustion engne | |
EP2929151B1 (en) | Method for adjusting exhaust gas temperature and turbocharger with bypass arrangement | |
CN104343528A (en) | Turbocharging system | |
CN103174470A (en) | Throttling assembly of a throttling gear for controlling and/or adjusting brake operation of motor | |
CN110513159B (en) | Variable turbine geometry blade with single-shaft, self-centering pivot feature | |
EP2749757B1 (en) | Method and apparatus for controlling a twin scroll turbocharger with variable geometry depending on the exhaust gas recirculation | |
US20180045101A1 (en) | A multi-stage exhaust turbocharger system | |
CN102562185A (en) | Two-channel variable-section volute device with flow-guiding blades | |
Danmoto et al. | Development of VG Turbocharger for Next-Generation Gasoline Engine | |
EP2937521A1 (en) | Turbine with variable geometry and bypass channel for an exhaust gas turbocharger | |
US20200200107A1 (en) | Twin-scroll turbine with flow control valve | |
US20210140362A1 (en) | Exhaust gas turbocharger for high-performance engine concepts | |
CN109653905A (en) | Ship machine egr system and application method equipped with variable throat diameter Venturi tube | |
JP2016050567A (en) | Internal combustion engine |